彩色图解比亚迪秦/唐电动机的基本构造与原理

1. 电动机基本构造与原理

电动机/发电机是用来取代交流发电机、电动机和启动马达的统一称呼。理论而言，任何电动机也可被用作交流发电机。当机械驱动电动机/发电机时，它将作为交流发电机供电。当向电动机/发电机供给电流时，它作为驱动运行。用于推进的电动机/发电机是液冷式电动机/发电机。当然也可用风冷式电动机/发电机。

在完全混合动力车（HEV）中，电动机/发电机还能起到发动机启动马达的作用。

三相电动机经常用作电动机/发电机。三相电动机由三相交流电供能。在该同步电动机中，若干对永磁体位于转子上方。由于对三相线圈连续供电，因此它们会产生一个旋转电磁场，从而在使用电动机/发电机驱动车辆时使转子旋转。

当电动机/发电机用作交流发电机时，转子的运动会使线圈产生三相交流电压，并转换成动力电子元件中高压蓄电池的直接电压。通常情况下，车辆会使用所谓的“同步电动机”。就此而论，“同步性”即“同步运行”，指的是定子线圈中能量场的转速与带永磁体转子转速的比率。

同步电动机与非同步电动机相比的优势在于，同步电动机在自动化应用时可以更精确地控制电动机。

电动机/发电机由转子、定子组成，通过动力电子元件和高压蓄电池连接，电动机装有一个定子绕组，绕组如同电动机一样，可产生一个旋转磁场。电动机组成部件和电路连接如下图所示。

当电动机作为电动机工作时，定子绕组会产生一个旋转磁场。转子是一个可以产生磁场的永磁体。同步电动机的转速可通过感应交流电的频率精确控制。系统中装有一个变频器，对同步电动机转速进行无级调整。转子位置传感器可持续检测转子的位移，控制电子器件以此测定发动机实际转速。电机工作原理如下图所示。

如果电动机作为发电机工作，转子通过变速箱从外部驱动。当转子的磁场通过定子绕组时，每一相的线圈上都会产生感应电动势。转子磁场会依次通过绕组。电力电子装置将获得的电能转化为288V直流充电电流，对高压蓄电池进行充电。

2. 比亚迪秦/唐电动机

电动机由外圈的定子与内圈的转子组成，是汽车的动力源之一，向外输出扭矩，驱动汽车前进后退；同时也可以作为发电机发电（例如，在滑行、刹车制动过程中以及发动机输出的额外扭矩的势能或者动能通过电动机转化为电能存储）。

电动机工作参数：

①最大功率：110km（在EV模式下是车辆的主动力源）；

②额定功率：40kW；

③工作电压：DC706V；

④最大转速：10000r/min；

⑤最大扭矩：200N·m。

比亚迪唐前驱电动机外部连接如下图所示。

比亚迪唐前驱电动机外部连接▲

比亚迪唐前驱电动机冷却水管位置▲

比亚迪唐前驱电动机内部零部件安装位置如下图所示。

旋转变压器（简称旋变）是一种输出电压随转子转角变化的信号元件（下图）。

当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时，输出绕组的电压幅值与转子转角成正、余弦函数关系，这种旋转变压器又称为正余弦旋转变压器；旋转变压器作为速度及位置检测，可以反馈给控制器进行监测，来准确控制电动机的转速及位置。旋转变压器由旋变线圈、信号盘组成。旋变线圈如下图。

比亚迪唐使用的驱动电动机为交流无刷永磁同步电机，通过采集电动机旋变信号进行工作。当车辆要行驶时，电动机通过旋转变压器检测到电动机的位置，位置信号通过控制器的处理，发送相关信号给控制器IGBT，逻辑信号控制IGBT开断，控制器输出近似正弦波交流电。

比亚迪唐后驱电动机外部连接▲

比亚迪唐后驱电动机加、放油口及放水口位置▲

比亚迪又要出新车了，先来看这台新发动机

比亚迪在今年新车不少，汉、2021款唐，宋PLUS，外加还发布了刀片电池技术，而接下来的这款新车叫秦PLUS，现在还处在未公开状态，所以我们也是先找来一些设计图让大家有个初印象。很快这款车就会露真容，预计明年初正式上市。

从设计图不难看出，秦PLUS还是延续了之前的设计风格，但与现在的秦明显不同的是前格栅更大。

尾灯似乎又吸收了一些汉的元素，采用平直贯穿式，秦PLUS将定位在A+级别上，言外之意是尺寸和配置上的越级。

围绕在秦PLUS背后的焦点便是比亚迪DM-i超级混动技术，其核心部件之一便是这台骁云-插混专用1.5L高效发动机。搞新能源技术，比亚迪确实是国内最先开始，而且动静最大的，比亚迪也是希望采用这种技术路线来树立自己的特色，有点理工男的意思。印象中，比亚迪玩插混最早可追溯到2008年第一款插电车:F3DM。没准你都不记得了。

在DM-i之前，比亚迪还有DM-p，落地车型如唐，这个技术架构的目的是强调性能，所以唐的4秒级加速是这款车的标签之一。至此，DM-i+DM-p就构成了比亚迪DM混动技术的双平台。DM-i将主打低油耗、零百加速水平大约7秒级。

DM-i的构成就是今天要说的这台骁云-插混专用1.5L高效发动机+E-CVT+高容量电池。聊发动机，无外乎几个方面，我们逐一解析。

热效率

这三个字想必很多同学都听过，这一两年，不少主机厂经常把它搬出来，很多消费者也都比较迷惑，到底什么是热效率？发动机热效率又称“发动机有效效率”，是指发动机有效功率的热当量与单位时间所消耗的含热量的比值，简单说就是评定发动机的经济性。

物理层面，发动机的能量会被一些因素所消耗掉，比如不完全燃烧、排气损失、冷却损失、泵气损失、摩擦损失以及附件消耗，所以留下来的有效效率才是真正用得上的。（如上图所示）

实际上从内燃机诞生开始，热效率一直是工程师想要解决的课题。纵观汽车发展史，它大致可分为几个阶段吧。最开始往复活塞式四冲程汽油发动机的热效率大概是14%。上世纪50年代的时候，直喷技术原型的出现让这个数值有所提高，但囿于技术水平，提升比较缓慢。等到千禧年的时候，因为电喷技术，热效率达到30%的行业水平。不过内燃机的发展终归会遇到天花板，每降低零点几的油耗，提升小部分功率都要付出很多。所以这个时候插电、纯电就应约而生。

纯电我们不提，那是另一种能源路线，毕竟发动机没有了。插电其实才算是对传统内燃机的帮助，当然还有48V轻混技术，他们都是对内燃机的补充，使其在性能上得到提高。只不过增效各有大小。

据比亚迪工程师公布的信息，这台骁云-插混专用1.5L升汽油机的热效率能达到43%，这应当算是目前热效率最高的机型。输出功率81kw，扭矩135N·m，亏电时油耗百公里4升内。

阿特金森

热效率是一个需要各方面支持来实现的工程数据。据了解，比亚迪的这台发动机也是基于阿特金森循环，所谓阿特金森循环，就是压缩行程进气门晚关，使得膨胀行程大于压缩行程（即做工行程），做工行程比压缩行程长就能让能量的利用率更高，油耗更低，提高发动机热效率。

此外可以设计更高的几何压缩比，这台发动机的压缩比竟然达到了15.5。看到这里可能有同学会说，高压缩比会不会用高标号汽油，我们也问了工程师，92号汽油OK。

但是阿特金森循环发动机也有缺点，那就是发动机功率较小、动力响应较慢，说白了就是没劲儿，取消发动机轮系也会放大这一缺点。比亚迪怎么解决？他们选用了一种巧妙的方式便是电气化，用自研的IGBT与发动机ECU结合，用电机功率输出来弥补发动机功率小、响应慢的先天问题。

减法与加法

附件更多电气化，它没有传统发电机、机械空调压缩机、机械真空泵、机械水泵等附件，因此就不需要刚才提到的前端轮系，并配备EGR废气再循环系统。其实就是减少零部件用来减少摩擦损失。再就是这台发动机没采用直喷而用回了歧管喷射，这一系列举措成本也能降下来，大约一台发动机能省下1000元。

在这款发动机上，比亚迪还首次用了发动机分体冷却技术，就是对缸盖和缸体的温度控制，按需为缸盖和缸体提供冷却，使缸盖和缸体都能处在最佳工作温度，来提升发动机效率，冷启动暖机过程缩短15%-20%的时间，降低了暖机过程的油耗和排放。

NVH也是关注重点，这款发动机针对插混系统的工作特点，对曲轴、轴承、缸体、进气歧管、油底壳、正时罩盖、缸盖罩盖等零部件进行了优化设计。具体我们就不展开了。

结语

配备这款发动机的新车马上就要上市了，硬件技术是一方面，还要看变速箱匹配，整车调校，所以现在做结论显然还早，装车之后怎么样？到时候才是真功夫。比亚迪也是想凭借自己多年的新能源技术积累来对垒其他选手，这路子就像当时的唐。不光是1.5L，据我们询问，之后还会有更大排量以及匹配在SUV和MPV上。所以我们断定，台子搭好了，就是看比亚迪接下来什么时候出牌了。